¿Existe un lenguaje matemático para las pruebas matemáticas?

La matemática es en sí misma el lenguaje de las pruebas matemáticas.

Los símbolos que usamos para comunicar las pruebas son poco relevantes, puede usar inglés simple, ruso o lo que sea para eso.

Por supuesto, estamos interesados ​​en una abstracción de estos idiomas para evitar la posible ambigüedad de ellos o, por ejemplo, usar la abstracción para enseñar a una computadora a escribir y verificar pruebas.

Para muchas cosas solo necesitamos lo que se llama cálculo de proposiciones, que forman la base de la lógica de primer grado. Que básicamente está formado por un grupo de símbolos para usar como valores, (x, y, z, queso, una imagen de un perro) podría ser tal conjunto, el símbolo que implica (->), el símbolo “y” (^) y el símbolo “no” (!), también tiene algunos símbolos auxiliares como el paréntesis y los puntos, pero no son obligatorios (tenga en cuenta que puede generar el “o” con “implicar”, “y” y “no”). La combinación de estos símbolos se llaman oraciones .

Una oración de ejemplo podría ser algo como:

queso ^ x ->! (una foto de un perro)

Con estos símbolos definimos series de conjuntos de axiomas (cosas que se suponen verdaderas) que nuestros valores obedecen y llaman al conjunto una teoría , que desarrollamos más a fondo siguiendo nuestras reglas predefinidas para llegar a nuevas oraciones, los denominamos teoremas. Los axiomas de Peano y el teorema fundamental de la aritmética es un ejemplo de un conjunto de axiomas y un teorema derivado de tales axiomas.

Luego agregamos cuantificadores (es decir, “para todos”) y de repente podemos probar y generar muchas oraciones nuevas, llegando a la lógica de segundo grado (donde vive el cálculo, por ejemplo). Incluso podemos usar estos símbolos para representar la teoría de la lógica misma, tal cosa se llama metamatemática.

Las pruebas matemáticas se escriben usando una combinación de palabras en inglés y símbolos especializados. A veces también se utilizan figuras, pero las pruebas rigurosas no pueden basarse en razonamientos sueltos sobre dibujos imprecisos. Podríamos escribir pruebas matemáticas con nada más que declaraciones lógicas de primer orden. Por supuesto, solo porque puedas no significa que debas hacerlo. Tales pruebas pueden tener uso para propósitos de asistente de pruebas, pero tales herramientas son poco comunes en las matemáticas de hoy. Las matemáticas giran en torno a la comprensión humana, por lo que las pruebas se escriben para la comprensión. En particular, una prueba debe ser completamente rigurosa y completa, pero ser inteligible para aquellos en la audiencia prevista. Mientras estaba en el MIT, Kleiman escribió una excelente guía sobre cómo escribir bien las matemáticas (con el trabajo de pregrado requerido en mente). Le recomiendo que lo mire, comenzando con la prueba de ejemplo del Teorema fundamental del cálculo al final.

En cierto modo, sí.

Primero. Cualquier teorema es, por definición, parte de alguna teoría, lo que significa que probamos teoremas en algunas teorías. Cada teoría formal tiene su propio lenguaje, lo que significa que uno puede escribir todas las expresiones en esta teoría usando su lenguaje.

Segundo. Casi cualquier teoría matemática puede expresarse usando el lenguaje de alguna teoría de conjuntos (no más débil que ZFC). Entonces, esto se puede usar para escribir cosas sobre la teoría que se está considerando. En caso de que queramos escribir expresiones formalizadas sin ZFC, podemos usar un lenguaje de su ectensión (como la teoría de conjuntos de NBG).


Sin embargo, nadie hace esto. Simplemente porque es demasiado complicado y aumenta enormemente la duración de las pruebas.

Si. Estructurado simplemente de lógica y argumento. Al igual que escribir un ensayo pero lleno de notación matemática.

Introducción a la prueba de escritura La Búsqueda de Google debería darte un comienzo. Buena suerte.

Sip

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